Nuovi pannelli solari per l’International Space Station

Un'immagine ravvicinata dei pannelli solari della Stazione ripresa dagli astronauti della missione STS-118 nell'agosto del 2007. ©NASA

L’iconografia della Stazione Spaziale Internazionale nel giro di qualche anno, ha iniziato ad essere caratterizzata dalla presenza delle quattro coppie di enormi pannelli fotovoltaici, che durante la parte del tragitto orbitale illuminato dal Sole assorbono la luce della nostra stella per fornire energia elettrica a tutti i sistemi della Stazione stessa, incluse le numerose installazioni per le ricerche scientifiche e tecnologiche.

Da tantissimi punti di vista la Stazione spaziale viene considerata il trampolino di lancio per le missioni Artemis della NASA destinate alla Luna, ovvero una piattaforma sulla quale testare le tecnologie avanzate per l’esplorazione umana dello spazio profondo e di Marte. L’agenzia spaziale statunitense ha inoltre aperto gli ambienti dell’avamposto spaziale alle attività commerciali e alle esperienze spaziali di astronauti privati.

La Stazione Spaziale Internazionale ripresa dall’equipaggio dello Space Shuttle Discovery poco dopo il distacco dall’avamposto spaziale il 25 marzo del 2009. Gli astronauti dell’STS-119 e dell’Expedition 18 hanno appena terminato un periodo di lavoro congiunto durato 9 giorni, 20 ore e 10 minuti durante il quale è stato installato il quarto ed ultimo set di pannelli solari.
©NASA

Inizialmente progettati per un tempo di utilizzo di 15 anni, i pannelli solari non hanno mai smesso di funzionare fin da quando ne venne installato ed esteso il primo paio nel dicembre del 2000, con ulteriori paia aggiunte a settembre 2006, giugno 2007 e marzo 2009. Pertanto il primo set di pannelli al momento è al lavoro da oltre vent’anni, mentre nel frattempo sono stati aggiunti alla Stazione diversi altri moduli e diverse dozzine di equipaggi hanno preso in carico migliaia di esperimenti scientifici ed hanno proseguito con le varie operazioni di costruzione e manutenzione tramite centinaia di attività extraveicolari, e ricevendo decine e decine di veicoli cargo dalle diverse agenzie spaziali.

Benché essi stiano funzionando ancora bene, tutti i set di pannelli solari dell’ISS stanno ormai da tempo mostrando segni di degradazione, come del resto era prevedibile. Al fine di assicurare una sufficiente fornitura di energia per le dimostrazioni tecnologiche legate al programma Artemis e per il normale funzionamento di tutti i sistemi della Stazione spaziale, compresi quelli commerciali, la NASA incrementerà sei degli otto esistenti canali di alimentazione energetica con dei nuovi pannelli solari.

Il primo set di pannelli solari installato sulla Stazione Spaziale Internazionale dall’equipaggio dell’STS-97 Endeavour nel dicembre del 2000, ripreso dagli astronauti dell’STS-102 Discovery nel marzo del 2001. ©NASA

Boeing, ovvero il primo appaltatore dell’agenzia spaziale statunitense per le operazioni con la Stazione, la sua sussidiaria Spectrolab e la Deployable Space System (DSS) forniranno i nuovi pannelli. La combinazione degli otto grandi pannelli originali, e dei più piccoli ed efficienti nuovi pannelli, riporterà la produzione di corrente dell’avamposto spaziale ai livelli iniziali, ovvero di quando i pannelli erano nuovi e alla loro piena efficienza, garantendo così un surplus energetico oscillante fra il 20 e il 30% a disposizione per le operazioni di bordo e per le attività di ricerca.

Timelapse dell’estensione del pannello ROSA, avvenuta in orbita il 18 giugno 2017. ©NASA Johnson

I nuovi pannelli saranno una versione maggiorata della tecnologia Roll-Out Solar Array (ROSA) la quale ha dimostrato con successo la propria funzionalità meccanica nelle operazioni di estensione svolte in orbita nel giugno del 2017.

Il team della DSS. ©Deployable Space Systems

Verranno posizionati di fronte a sei dei correnti pannelli e useranno l’attuale sistema di tracciamento del Sole, di distribuzione e canalizzazione dell’energia. È questo un approccio implementativo molto simile a quello impiegato per l’aggiornamento del sistema esterno di telecamere, quando è stato portato all’alta definizione utilizzando gli stessi sistemi di alimentazione e gli stessi meccanismi di controllo.

Gli elementi del nuovo sistema metteranno leggermente in ombra oltre la metà della lunghezza dei vecchi pannelli e saranno collegati allo stesso sistema energetico per aumentarne la portata. Il vecchio sistema è attualmente in grado di generare fino a 160 kW durante il giorno orbitale, metà dei quali vengono conservati nelle batterie della Stazione, per essere usati quando essa non è illuminata dal Sole. Ogni nuovo pannello produrrà oltre 20 kW di elettricità, per un totale di 120 kW, inoltre il paio di pannelli non in ombra e la parte che resterà esposta alla luce del rimanente paio di pannelli dovrebbero complessivamente continuare a generare approssimativamente 95 kW, portando il totale a circa 215 kW. Per esempio, un personal computer con il suo monitor consumano 270 W, mentre un piccolo frigorifero ne consuma 725.

I nuovi pannelli solari per la Stazione Spaziale Internazionale verranno inviati in orbita a coppie nel “baule” non pressurizzato della capsula cargo Dragon della SpaceX nel corso di tre missioni di rifornimento, di cui la prima è prevista per il 2021, proprio quando il secondo paio installato degli attuali pannelli, compirà 15 anni. Le operazioni di installazione di ciascun pannello richiederanno due attività extraveicolari: una per preparare il sito di lavoro con un apposito kit di modifica e l’altro per l’installazione vera e propria.

Sarà ovviamente possibile seguire la precisa cronaca di tutte queste operazioni dalle colonne di AstronautiNEWS.

Fonte: NASA

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Luca Frigerio

Impiegato nel campo delle materie plastiche e da sempre appassionato di spazio, basket e birra. E' iscritto a forumastronautico.it dal Novembre 2005 e da diversi anni sfoga parte della sua passione scrivendo per astronautinews.it. E' consigliere dell'Associazione Italiana per l'Astronautica e lo Spazio (ISAA)